बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ उच्च-वोल्टेज आर्किटेक्चर की ओर बढ़ रही हैं क्योंकि सिस्टम की क्षमता लगातार बढ़ रही है और अनुप्रयोगों को सीमित स्थान के भीतर उच्च शक्ति उत्पादन की आवश्यकता है।

वाणिज्यिक और औद्योगिक ऊर्जा भंडारण से लेकर बड़े पैमाने पर बीईएस (बेसिक एनर्जी सिस्टम्स) इंस्टॉलेशन तक, उच्च-वोल्टेज डीसी सिस्टम विद्युत प्रणाली डिजाइन में एक महत्वपूर्ण दिशा बन रहे हैं।

हालांकि, डीसी वोल्टेज बढ़ाने से इंजीनियरिंग संबंधी नई चुनौतियाँ सामने आती हैं। इन्सुलेशन प्रदर्शन, स्विचिंग क्षमता, दोष प्रबंधन और घटक समन्वय, इन सभी का मूल्यांकन समग्र सिस्टम आर्किटेक्चर के हिस्से के रूप में किया जाना आवश्यक है।

BESS डिजाइनरों के लिए चुनौती केवल उच्च शक्ति घनत्व प्राप्त करना ही नहीं है, बल्कि विभिन्न विद्युत स्थितियों के तहत विश्वसनीय संचालन को बनाए रखना भी है।

उच्च वोल्टेज डीसी आर्किटेक्चर को क्यों अपनाया जा रहा है?

उच्च वोल्टेज वाली बैटरी संरचनाओं पर ध्यान दिया जा रहा है क्योंकि उचित रूप से डिजाइन किए जाने पर वे सिस्टम की दक्षता में सुधार कर सकती हैं।

समान विद्युत आवश्यकता के तहत, सिस्टम वोल्टेज बढ़ाने से धारा स्तर को कम किया जा सकता है। इससे कंडक्टर हानि को कम करने, विद्युत वितरण डिजाइन को सरल बनाने और समग्र सिस्टम एकीकरण को बेहतर बनाने में मदद मिल सकती है।

यह प्रवृत्ति निम्नलिखित के विकास को गति दे रही है:

• उच्च वोल्टेज बैटरी रैक
• बड़े ऊर्जा भंडारण प्लेटफार्म
• अधिक एकीकृत डीसी वितरण प्रणालियाँ
• उच्च-शक्ति पीसीएस इंटरफेस

हालांकि, उच्च वोल्टेज के कारण विद्युत इन्सुलेशन, स्विचिंग प्रदर्शन और सुरक्षा डिजाइन की आवश्यकताएं भी बढ़ जाती हैं।

उच्च-वोल्टेज डीसी प्रणालियों में विद्युत डिजाइन संबंधी विचार

उच्च-वोल्टेज डीसी प्रणालियों के लिए कई विद्युत कारकों का सावधानीपूर्वक मूल्यांकन आवश्यक है।

एसी सिस्टम के विपरीत, डीसी सर्किट में स्वाभाविक रूप से करंट जीरो-क्रॉसिंग नहीं होती है, जिससे फॉल्ट इंटरप्शन और स्विचिंग अधिक चुनौतीपूर्ण हो जाती है।

डिजाइन के प्रमुख पहलुओं में निम्नलिखित शामिल हैं:

इन्सुलेशन और विद्युत रिक्ति

उच्च डीसी वोल्टेज स्तर इन्सुलेशन समन्वय पर अधिक आवश्यकताएं उत्पन्न करते हैं।

इंजीनियरों को निम्नलिखित बातों पर विचार करना होगा:

• क्रीपेज दूरी
• निकासी दूरी
• इन्सुलेशन सामग्री
• पर्यावरणीय परिचालन स्थितियाँ

ये कारक दीर्घकालिक प्रणाली विश्वसनीयता को प्रभावित करते हैं, विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों में जो तापमान भिन्नता, आर्द्रता या संदूषण के संपर्क में आते हैं।

डीसी स्विचिंग और आइसोलेशन प्रदर्शन

उच्च वोल्टेज डीसी सर्किट को स्विच करने के लिए ऐसे घटकों की आवश्यकता होती है जो कनेक्शन और डिस्कनेक्शन के दौरान विद्युत तनाव को संभालने में सक्षम हों।

महत्वपूर्ण बातों में निम्नलिखित शामिल हैं:

• डीसी आर्क विलुप्तिकरण क्षमता
• संपर्क घिसाव विशेषताएँ
• ब्रेकिंग क्षमता
• आवृत्ति बदलना
• दीर्घकालिक यांत्रिक विश्वसनीयता

इसी कारणवश, डीसी स्विचिंग घटकों का चयन केवल वोल्टेज और करंट रेटिंग के आधार पर नहीं, बल्कि वास्तविक सिस्टम आवश्यकताओं के आधार पर किया जाना चाहिए।

थर्मल और करंट पथ प्रबंधन

हालांकि समान पावर आउटपुट के तहत उच्च वोल्टेज करंट को कम कर सकता है, फिर भी आधुनिक BESS प्लेटफॉर्म काफी अधिक पावर स्तर पर काम करते हैं।

इलेक्ट्रिकल डिज़ाइनरों को निम्नलिखित बातों पर विचार करना चाहिए:

• वर्तमान वितरण
• बसबार डिजाइन
• कनेक्शन प्रतिरोध
• घटक तापमान वृद्धि

प्रभावी थर्मल और इलेक्ट्रिकल डिजाइन सिस्टम के पूरे जीवनचक्र में स्थिर संचालन बनाए रखने में मदद करता है।

BESS में उच्च-वोल्टेज डीसी आर्किटेक्चर की संरचना कैसे की जाती है?

एक आधुनिक BESS DC आर्किटेक्चर में आमतौर पर कई विद्युत खंड शामिल होते हैं, जिनमें से प्रत्येक की डिजाइन संबंधी आवश्यकताएं अलग-अलग होती हैं।

बैटरी का संकुल

बैटरी पैक सिस्टम का ऊर्जा स्रोत है और इसे सामान्य और असामान्य परिस्थितियों में संग्रहित ऊर्जा का सुरक्षित रूप से प्रबंधन करना चाहिए।

जैसे-जैसे बड़ी बैटरी सेल का उपयोग बढ़ता जा रहा है, डिजाइनरों को निम्नलिखित बातों पर विचार करने की आवश्यकता है:

• वर्तमान वितरण
• आंतरिक दोष व्यवहार
• विद्युत पृथक्करण आवश्यकताएँ